某20CrNiMo部件等離子堆焊鎳基硬質合金工藝研究

陳興東 郭洋 黃嵐

摘要：采用等離子粉末噴焊工藝在某20CrNiMo產品上制備Ni基硬質合金層，并進行PT、微觀金相、硬度及SEM掃描等分析。結果表明，硬質合金層制備工藝的重復性良好，熔合線平滑、無缺陷。堆焊接頭焊層距離熔合線約100 μm處有析出相減少帶，熔合線處有寬2.5 μm的白亮帶，熔合線母材側面存在寬100～200 μm的擴散帶。擴散帶組織為珠光體鐵素體及WC的混合組織。通過SEM-EDS分析可知，焊層組織為γ鎳固溶體基體及枝晶間碳化物共晶組織。堆焊層硬度檢測分布均勻，硬度滿足要求，同時焊層具有加工硬化特征。

關鍵詞：等離子噴焊;WC;鎳基硬質合金;金相組織

0 前言

在礦山、鉆探等領域，其易損部件如液壓支柱、掘進齒、閥座、閥體等運行工況十分惡劣[1]，要承受高頻率的對撞沖擊和磨粒磨損，其使用壽命較短，經常需要停機更換。如鉆探作業中的泥漿泵類零部件，工作8～10 h就會因沖擊面變形損傷、疲勞磨損而失效[2]，給生產帶來無效的停頓時間，延長施工周期。該類型產品的常規工藝方法是使用20CrNiMo、42CrMo等材料進行滲透淬火處理，以制備硬化層。常規淬火方式獲得的硬化層厚度為1～3 mm，硬度可達58～70 HRC。但實踐證明，淬火滲碳等工藝制備未能有效改善該淬火鋼的使用壽命。

針對該現狀，國內外開始研究使用等離子粉末堆焊鎳基硬質合金的工藝技術，效果較好。等離子是繼激光、電子束之后的第三大高能束流，是一種集合電磁壓縮、機械壓縮和熱壓縮效應的拘束電弧，能量密度可與激光媲美[3]。……